JP2003294604A - フローセルイメージングによる粒子の画像化装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動体積中の細胞などの粒子を高速に画像化
する方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 フローセル１６内のフラット流経路の画
像化領域内で、関心のある粒子を含んだ検体溶液を流動
させるフローセル機構が、フロー画像化装置内に提供さ
れる。画像化領域内で、照明源１３及び画像捕捉装置１
９を使用して検体溶液の静止画像を撮影する。次いで静
止画像の画像処理を行い、これによって検体溶液中の粒
子の分類、計数などの分析を実行する。薄い透明な３次
元フローセルの壁によって形成された２次元画像化フレ
ーム中の粒子の便利な自動分析を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フローセルイメー
ジング（flow cell imaging）による粒子の画像化装置
及びその方法に関し、より詳細には、２次元画像化フレ
ーム中の粒子の顕微分析法（microscopic analysis）に
係るフローセルイメージングによる粒子の画像化装置及
びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】細胞（cell）を分析し画像化するのに自
動液体流動システム（automated liquid flow system）
が使用されている。このような自動液体流動システム
は、細胞計数器（cell counter）、血液分析計（hemato
logy analyzer）及びフロー血球計算システム（flow cy
tometry system）といった形態で、特に血球分析（bloo
dcell analysis）の応用分野で使用されている。細胞計
数器は懸濁液（suspension）中の細胞を定量して細胞の
大きさを測定する。血液分析計は一歩進んで、顆粒球お
よび／またはリンパ球、血小板などの白血球の主要なサ
ブセットならびに赤血球のサブセットの計数を測定す
る。血液分析計はさらに、測定されたこれらの基本的な
パラメータまたはこれらのパラメータの組合せから導き
出されるヘモグロビンおよび追加のパラメータを測定す
る。フロー血球計算システムは、正常細胞および異常細
胞を測定するシステムであり、異常細胞を有する患者を
追跡する応用分野で使用されている。フロー血球計（fl
ow cytometer）は、シースフロー（sheath flow）の中
を流れる粒子を、精密に焦点を合わせたレーザビームを
使用して粒子の流動方向を横切る方向で光学的に走査す
ることによって分析すべき粒子の一部から得られる光学
信号に基づいて、個々の粒子の特定の形態学的情報を得
るように設計されている。フロー血球計は研究目的で使
用され、より高価なバージョンはしばしば細胞選別機能
を備える。フロー血球計算システムは、訓練を受けた操
作員によるかなりの試料調製を必要とする。血液分析計
は、一般に、大体積分析用に設計された自動試料調製機
能を有する専用フロー血球計またはインピーダンスカウ
ンタである。

【０００３】フロー血球計算システムの欠点の１つは動
作が緩慢であることである。他の欠点は、フロー血球計
算システムの一部を構成する読取り装置の前を関心のあ
る粒子、すなわち、細胞が通過するときに粒子を焦点面
の中心に維持するため、シース流体（sheath fluid）が
必要なことである。さらに、フロー血球計算システム
は、一般に清浄でなければならず、危険な生体材料に被
曝しないようにそれらを除去しなければならない。さら
に、フロー血球計算システムでは時間のかかる複雑な較
正手順が必要となる。したがって、フロー血球計は高価
であり、かつ労働集約的である。同様に、血液分析計は
その性能に限界があり、なおかつ高価である。

【０００４】従来技術においては数多くの技法および装
置が報告されている。しかしながら、それらはいずれも
本発明が解決する課題に取り組んでいない。例えば、粒
子成分を含んで検体溶液が、シース液体に取り囲まれた
ままその中を流れるフロー血球計が開示されている（例
えば、特許文献１参照）。このフロー血球計は焦点調整
用の焦点合わせ基準を含み、この焦点合わせ基準は、そ
の中を検体溶液が流れその中で検体溶液を撮影する領域
の中に浮遊した要素を含む。

【０００５】同様に、フラットシースフローを形成させ
るためのフローセルの中を流れるフラット試料液流に、
蛍光を励起させるレーザ光線を照射することによって、
蛍光染料で染色した細胞の蛍光を検出し分析する、粒子
分析装置が開示されている（例えば、特許文献２参
照）。この装置は、個々の細胞の情報、すなわち、累積
蛍光活性、面積または真円度、蛍光放射部分の程度など
を、試料液体中の粒子からの蛍光像信号に基づいて、細
胞から放射された蛍光をイメージ増倍管で増幅すること
によって得る。

【０００６】さらに、励起光を放射するための光源と、
励起光を反射し蛍光を透過させる波長選択手段を形成す
るダイクロイックミラーと、照射された細胞からの蛍光
を検出するための光電子増倍管と、検出した関心のある
細胞が蛍光画像の捕捉に適しているかどうかを判定し、
電子シャッタを制御する制御信号を生み出す細胞フロー
バイ（flow-by）判断回路とを含む、フロー画像化血球
計が開示されている（例えば、特許文献３参照）。これ
によって細胞は、励起光および反射された励起光によっ
て直接照射される。しかしながらこの装置は、蛍光を発
している細胞の蛍光画像だけを選択的に「捕捉」する。

【０００７】さらに、複数の方向から単一の粒子の複数
の画像を捕捉する画像化フロー血球計が開示されている
（例えば、特許文献４参照）。例えば、異なる２方向か
ら２つの蛍光画像を同時に捕捉することができる（例え
ば、特許文献４参照）。

【０００８】さらに、少なくとも２タイプの異なる放射
光を用いて画像化領域中の複数の細胞に順番に問い合わ
せることを含む、キャリヤ溶液中の細胞を分析する方法
が開示されている（例えば、特許文献５参照）。例え
ば、最初に１つのタイプの光で視野を照明し、応答を
得、後の使用のためにこの応答を記録または記憶する。
次に、同じ視野を異なるタイプの光で照明する。この場
合もやはり、応答を得、後の使用のためにこの応答を記
録または記憶する。

【０００９】

【特許文献１】米国特許第５，１５９，４０３号明細書
（Ｋｏｓａｋａ）

【００１０】

【特許文献２】米国特許第５，４６９，２５１号明細書
（Ｋｏｓａｋａ他）

【００１１】

【特許文献３】米国特許第５，４７１，２９４号明細書
（Ｏｇｉｎｏ）

【００１２】

【特許文献４】米国特許第５，６４４，３８８号明細書
（Ｍａｅｋａｗａ）

【００１３】

【特許文献５】米国特許第６，２５１，６１５号明細書
Ｂ１（Ｏｂｅｒｈａｒｄｔ）

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、流動体積中の粒子を画像化する単純、高速、正確
な手段の必要性に応えていない。上述した従来技術の装
置及び方法の欠陥を考慮すれば、流動体積中の粒子をフ
ローセル画像化によって高速に画像化する方法及び装置
が必要であることは明白である。具体的には、このタイ
プの顕微画像化の応用例を、敗血症（blood sepsis）の
スクリーニング及び診断に使用することが求められてい
る。

【００１５】本発明は、薄い透明な３次元フローセルの
壁によって形成された２次元画像化フレーム内の粒子の
便利な自動顕微分析を可能にする。一実施形態では、フ
ローセル内のフラット流経路の画像化領域内で、関心の
ある粒子を含んだ検体溶液を流動させるフローセル機構
が、フロー画像化装置内に提供される。画像化領域内
で、照明手段および画像捕捉手段を使用して検体溶液の
静止画像を撮影する。次いで静止画像の画像処理を行
い、これによって検体溶液中の粒子の分類、計数などの
分析を実行する。

【００１６】本発明の目的は、フローセルイメージング
による粒子の画像化装置及びその方法を提供することに
ある。

【００１７】本発明の他の目的は、従来技術が直面した
前述の問題を解決する新規のフローセル機構を提供する
ことにある。

【００１８】本発明の他の目的は、分析された画像を利
用して、患者が菌血症（bacteremic）であるかどうか、
および即時の抗菌療法が必要かどうかを迅速に判定する
ことにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施態様
は、粒子の分析方法である。この分析方法は、関心のあ
る粒子を含んだ検体をフローセルの入口ポートに導入す
ること、フローセルの入口ポートから画像化チャンバへ
検体を移動させること、画像化チャンバの少なくとも１
つの視野に問い合わせること、少なくとも１つの視野の
静止画像を生成すること、および少なくとも１つの視野
の応答ファイルを生成することを含む。

【００２０】本発明の第２の実施態様は、粒子の分析装
置である。この分析装置は、分析対象である粒子を含ん
だ検体をその中で流動させるフローセルと、前記フロー
セル中の検体の画像捕捉領域を照明するための照明源
と、顕微鏡または他の画像化光学系と、検体中の関心の
ある１つまたは複数の粒子の静止画像を捕捉するための
画像捕捉手段と、画像捕捉手段から得た一組の画像デー
タに基づいて所望のデータ処理を実行するための画像処
理手段とを備える。

【００２１】本発明の第３の実施態様は、粒子の分析に
有用なフローセルである。このフローセルは、入口ポー
トと、画像化チャンバと、最適な吸収芯と、入口ポート
を画像化チャンバに接続する第１のチャネルと、画像化
チャンバを吸収芯または廃棄物リザーバに接続する第２
のチャネルとを備える。

【００２２】本発明は、フロー血球計を含む従来技術の
技法の改良である。主な違いは、シース液体によって取
り囲まれた１次元フローストリーム中の単一種の粒子に
対する輝度情報を捕捉する光電子増倍管によって測定さ
れた後方および側方散乱光に基づいて粒子を計数するの
ではなしに、カメラを使用して透明なフローセルの中の
流体体積の２次元画像を捕捉することにある。他の主な
違いは、画像を使用して、患者が菌血症であるかどう
か、および即時の抗菌療法が必要かどうかを迅速に判定
できることにある。

【００２３】本発明の以上の目的、効果および特徴、な
らびに他の目的、効果および特徴は、現時点の好ましい
実施形態の以下の詳細な説明を図面および特許請求の範
囲とともに検討したときに明白となろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の要件は、多くの異なる実
施形態によって満たされるが、本明細書では本発明の好
ましい実施形態を詳細に説明する。本明細書の開示は本
発明の原理を例示しようとするものであって、図示し説
明する実施形態に本発明を限定しようとするものでない
ことを理解されたい。当業者なら、本発明の要旨から逸
脱することなく数多くの変更を加えることができる。本
発明の技術的範囲は、特許請求の範囲およびそれらの等
価物によって決定される。本明細書では本発明の説明の
際にさまざまな用語および表現が使用されるが、それら
の用語および表現の定義は以下のとおりである。

【００２５】「画像捕捉領域（image capturing zon
e）」は、細胞または一群の細胞に関する情報をそこか
ら得る領域を指す。

【００２６】「問い合わせる（interrogate）」とは、
細胞または一群の細胞などの系についての情報を得るた
めに、電磁放射（例えば光）などのエネルギーを用いて
その系を能動的に調べることを意味する。

【００２７】試料、すなわち、血液や尿などの「導入
（introduction）」は、毛管作用または注入、あるいは
例えばポンプ、注射器などの手段によって溶液をフロー
セルのチャネルに流入させ、またはフローセルのチャネ
ル中で流動させるなどの適当な手段によって実施するこ
とができる。

【００２８】「応答ファイル（response file）」は、
特定の１つの細胞または細胞群に関する検索可能な情報
を含む、一般にコンピュータの記憶装置に記憶された１
つまたは複数のデータファイルを指す。１つの応答ファ
イルは１つのタイプの情報、または複数の異なるタイプ
の情報を含むことができる。異なる情報が、単一のファ
イル、または一体として１つの応答ファイルを構成する
複数の別個のファイルに含まれることがある。複数の応
答ファイルを一緒にまたは別々に編成して、コンピュー
タファイルまたはデータファイルとすることができる。

【００２９】本発明によれば、血液やなどの検体をフロ
ーセルの入口ポートに導入して、フローセル内にフラッ
トフロー（flat flow）を形成させる。検体は適当に染
色することができ、または染色しなくてもよい。検体は
入口ポートから、入口ポートと画像化チャンバとを接続
しているチャネルを通って画像化チャンバに流入する。
望むなら、検体中の細胞または粒子をチャンバの中でそ
れらの大きさによって相対的に分布させることができ
る。画像化チャンバの視野ごとに問合せが容易に達成さ
れ、その応答が、チャンバを照明し、画像捕捉手段を使
用して静止画像を得ることによって記録される。次い
で、画像処理を適用することによって画像を分析する。
このようにして、それぞれの細胞または粒子に関する定
性的情報、すなわち、大きさ、形状、色、蛍光などを取
得して記憶する。次いで、得られた情報を使用して細胞
または粒子を分類する。フロー血球計と同じように、本
発明の装置を使用して、与えられた集団の中の細胞また
は粒子を計数し、それらを特徴づけることもできる。画
像化チャンバは、一度に画像化できる範囲よりも大きい
ので、視野は、画像化チャンバの面積全体に沿ってセク
ションからセクションへ移動して、連続するそれぞれの
視野の画像を捕捉する。

【００３０】まず最初に、図を参照して本発明の分析装
置について説明する。図１は、薄い透明な３次元フロー
セルの壁によって形成された２次元画像化フレーム内の
粒子を分析する自動顕微分析システムを示す断面構成図
である。図１に示した自動顕微分析システムは、顕微鏡
およびデジタルカメラを使用して個々の細胞の信号を捕
捉する。顕微鏡を使用して細胞を調べるシステムでは、
画像捕捉領域内で目視される全ての光学情報を観察者が
同時に獲得する。図１に示すように、このシステムは画
像化ユニット１０を備えている。また、画像化ユニット
１０は、一般に顕微鏡を備えた本体ハウジング１１を有
している。画像化ユニット１０はさらに中継管１２およ
び照明源１３、１５を備えている。照明源１３は入射光
源であることが好ましく、フローセルを照明する照明源
１５は明視野源（brightfield source）であることが好
ましい。照明源ハウジング１４はその中に照明源１５を
有している。選択された１つまたは複数の波長の照明源
１３および１５が、明視野、エピ蛍光（epifluorescen
t）、ＤＩＣまたは多くの光学モードのうちの１つモー
ドでに組み込まれる。適当な照明源の例としては、キセ
ノン閃光ランプ、水銀アークランプ、レーザダイオー
ド、レーザ、タングステンまたはタングステン−ハロゲ
ン源などがある。ただしこれらに限定されるわけではな
い。明視野源は、Ｌｅｉｃａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ
ｓ Ｗｅｔｚｌａｒ ＧｍｂＨから入手可能な１００ワ
ットハロゲンランプ、部品番号５００９７４などの電
球、あるいはＯｓｒａｍ Ｓｙｌｖａｎｉａ Ｉｎｃ．
から入手可能な１００ワットＨＢＯ水銀蒸気短アークラ
ンプ（100 Watt HBO Mercury Vapor Short ArcLamp）、
部品番号ＨＢＯ １００ Ｗ／２などのエピ蛍光励起源
であることが好ましい。この装置はさらにフローセル１
６を備えている。フローセル１６は、関心のある粒子、
すなわち細胞またはビーズ（bead）を含んだ検体溶液を
フラット流として流動させるフラット流経路を有するよ
うに形成される。この装置は、フローセルの中を流れる
特定の細胞の画像を捕捉するように適合されている。本
体ハウジングには、フローセル１６を担持するモータ駆
動式ステージ１７が取り付けられている。このモータ駆
動式ステージは、Ｌｅｉｃａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ
ｓ Ｗｅｔｚｌａｒ ＧｍｂＨから入手可能なモータ駆
動式ｘ／ｙステージであるＬｅｉｃａ ＤＭ ＳＴＣ、
番号１４／１１１４などのｘ／ｙステージであることが
好ましい。ｘ−ｙ−ｚステージを使用することもでき
る。モータ駆動式ステージ１７の下に照明源ハウジング
１４が配置される。照明源１５からの光は、モータ駆動
式ステージ１７の穴（図示せず）を通してフローセル１
６に達する。フィルタパック１８にはさまざまなフィル
タが取り付けられる。これらのフィルタは、適当な励起
光波長または適当な放射光波長を帯域通過制限し、ある
いはそのような波長を選択するフィルタとすることがで
きる。好ましいフィルタセットは、蛍光画像化用のフィ
ルタセットであり、そのようなフィルタセットはＯｍｅ
ｇａ Ｏｐｔｉｃａｌ，Ｉｎｃ．から入手可能である。
入射光源１３は本体ハウジング１１に光学的に接続され
る。入射光源は蛍光画像化用の励起光を与える。コンピ
ュータコントローラ２０からの電気ケーブル２７によっ
て光源１３は活動化または非活動化される。

【００３１】フローセルの画像捕捉領域内に存在する粒
子の画像を捕捉することができる任意の画像捕捉装置を
使用することができる。好ましい実施形態では画像捕捉
装置がデジタルカメラである。符号１９は、デジタルカ
メラを含む画像捕捉装置を指示する。画像捕捉装置１９
は、フローセルの画像捕捉領域の中に存在する細胞また
は細胞群の画像を捕捉する。検体溶液がフローセルを通
過するときに関心のある粒子を検出するため、フローセ
ル１６は、照明源１５と画像捕捉装置１９の間に配置さ
れることが好ましい。

【００３２】図１にはさらに、画像化ユニット１０の外
部にあるこの装置の他の部分が示されている。方法およ
び装置を制御し、画像捕捉装置１９が捕捉した画像に画
像処理を実施するためにコンピュータコントローラ２０
が提供される。コンピュータコントローラ２０は一般に
キーボード２１およびモニタ２２を有する。コンピュー
タ２０は、所望の機能または段階を実行する任意のタイ
プのコンピュータとすることができ、これにはハードウ
ェアベースの汎用および／または専用システムが含まれ
る。本明細書では「コンピュータ」を「コントローラ」
と組み合わせて、または「コントローラ」と相互に交換
可能に使用する。一般に、従来の多数のパーソナルコン
ピュータを使用することができる。コンピュータ２０
は、線２４によって駆動機構２３を介してモータ駆動式
ステージ１７に接続されている。フィルタパック１８は
線２５によってコンピュータ２０に接続されている。画
像捕捉装置１９は線２６によってコンピュータ２０に接
続されている。照明源１５および入射光源１３もコンピ
ュータ２０に接続することができる（接続は図示されて
いない）。駆動機構／ステージ、フィルタおよび画像捕
捉装置の制御、ならびに任意選択の照明源および／また
は光源の制御は、本明細書に記載の方法ステップを実現
するコンピュータ内のソフトウェアプログラムおよび／
またはハードウェアによって調整することができる。例
えば、１つの画像捕捉領域に本明細書の説明のとおりに
問合せをし、データを捕捉し、応答ファイルを作成す
る。次いで、ステージ駆動機構を使用してフローセルを
移動させ、他の画像捕捉領域に対して問合せ段階を繰り
返す。コンピュータ２０は、フローセル１６に焦点を合
わせる方向（ｚ−方向）およびフローセル１６を走査す
る方向（ｘ−ｙ方向）にモータ駆動式ステージ１７を移
動させることが好ましい。コンピュータ２０は、画像捕
捉装置を駆動して画像を捕捉し、露光を制御する。コン
ピュータ２０はさらにフィルタおよび光源を調整する。
コンピュータ２０は、ＤＮＡ分析、細胞の計数、免疫学
的検定、粒子分析などを含む画像分析および結果の計算
を実行する。ただし分析および計算はこれらに限定され
るわけではない。コンピュータコントローラ２０を、光
源、移動制御システムおよび画像捕捉装置の制御と組み
合わせて使用することによって、問合せを実施した１つ
または複数の細胞の応答に対して応答ファイルを作成
し、これをコンピュータに記憶することができる。

【００３３】図２は、本発明に用いられるフローセルの
構成図である。本発明では、フローセルの外側から粒子
を画像化することができる透明な材料から作られた任意
の薄いフローセルを使用することができる。フローセル
は一般に、１度使用したら廃棄する自己充足型の使い捨
て部品であり、さまざまなタイプが考えられる。フロー
セルはさまざまな形状をとることができる。すなわちフ
ローセルは円形、長方形または楕円形の断面を有するこ
とができる。フローセルは一般に、フラットな試料液流
を形成させることができるセルである。図２に示した好
ましい実施形態ではフローセル１６が、実質的にフラッ
トな透明平面ユニット３１を含む。図示の透明フラット
ユニット３１は細長い流体チャネル３２を有し、チャネ
ル３２の一端に円形領域の形態の導入ポート３３を有す
る。ユニット３１は、ガラス、融解石英、ポリスチレ
ン、ポリエステルおよび酢酸セルロースを含む適当な透
明材料から形成することができる。ただしこれらに限定
されるわけではない。チャネル３２の他端には画像化チ
ャンバ３４が形成される。画像化チャンバ３４は光学的
に透明であることが好ましい。画像化チャンバ３４の厚
さは一般に約２０ミクロン、面積は約１平方センチメー
トルとするが、これらの寸法は大幅に変更することがで
きる。第２のチャネル３５が画像化チャンバ３４を吸収
芯（absorbentwick）３６に接続する。吸収芯３６は、
最終的な試料の処分に使用することができる吸収パッド
を収容することが好ましい。したがって、吸収芯３６は
廃棄物チャンバまたは生物学的に危険な材料の容器とし
て機能することができる。

【００３４】次に、この装置の動作を説明する。一般
に、識別し計数する粒子を含んだ検体を、入口ポートを
通してフローセルに導入する。検体は、第１のチャネル
を通って画像化チャンバに流れる。そのため、任意の特
定の瞬間に大きな体積の検体を画像捕捉装置に対して露
出することができる。検体は流体または気体の形態をと
ることができる。粒子は、例えば、血液に含まれる微生
物、血球、ビーズおよび／または細菌、および例えば尿
に含まれる他の細胞である。粒子の材料、比重、形状な
どに特に制限はないが、粒子の大きさは、粒子をフロー
セルに導入することができる大きさでなければならな
い。

【００３５】関心のある粒子を含む検体は適当な任意の
手段によってフローセルに導入することができる。従来
の方法とは違って本発明では、検体に対するシース流は
必要ない。好ましい一実施形態では、管、一般に円筒形
の試料管の一端を入口ポートに挿入する。管は他端（す
なわち入口ポートに挿入しない側の端）に開口を有し、
この開口から注射器で試料を導入することができる。適
当な流動活性化手段を使用してフローセルの中で試料を
移動させることができる。フローセル内での移動は例え
ば、毛管力、空気圧、真空、注射器、シリンジポンプ、
ぜん動ポンプ、光作動ポンピング（light-activated pu
mping）、電気泳動、ブロワ、熱ポンピングまたは他の
機構によって実施することができる。これらのそれぞれ
の流動活性化手段に対して、位置検出器、流速センサな
どの形態のフィードバックによって、画像化チャンバの
前を通過する流体または気体の流れを制御することがで
きよう。

【００３６】入口ポートに導入された後、検体は、入口
ポートから第１のチャネルを通って画像化チャンバへ流
れる。画像捕捉装置は、照明源によって照明された画像
化チャンバ内の検体を、例えば顕微鏡、マクロレンズな
どの適当なレンズを通して見る。画像化チャンバの中を
流れる粒子を分析するため、画像捕捉装置は連続する視
野の画像を捕捉する。セルを通過する一定量のそれぞれ
の液体または気体体積について、少なくとも１つの画像
を集めて適当な画像分析アルゴリズムにかける。次いで
それぞれの画像を処理して視野の中の関心のある粒子を
決定する。それぞれの粒子は本発明のシステムによって
識別し計数することができる。

【００３７】本発明に基づく方法の全ての方法段階がこ
のシステムによって自動化され、このような分析のため
の試料容器が開発されることが好ましい。例えば、Ｖａ
ｃｕｔａｉｎｅｒ（登録商標）をフローセルに「プラグ
イン」し、次いで、コンピュータ制御のシステムによっ
て、全ての流体移送段階、画像捕捉および分析を完了さ
せることによって、Ｖａｃｕｔａｉｎｅｒ（登録商標）
によって集めた血液を使い捨て式のフローセルに移すこ
とができる。

【００３８】今後の研究のために、関心のある粒子を捕
集容器へ移すこともできる。望むなら、フローセルの出
口に組み込んだ機構によって粒子を選別することもでき
る。このような機構には、粒子流の機械式ゲーティン
グ、粒子流の適当な捕集容器への静電的なステアリン
グ、レーザ鉗子抽出などが含まれる。ただしこれらに限
定されるわけではない。さらに、形態、色、きめなどの
追加の情報を得るために、それぞれの画像フィールド内
の関心のある粒子をさらに分析して、ソフトウェアおよ
びハードウェアへの追加によってそのように画像化され
た組織の推定上の識別を決定することもできる。

【００３９】従来技術のフロー血球計と本発明の主な違
いは、シース液体によって取り囲まれた１次元フロース
トリーム中の単一種の粒子に対するルミネセンス情報を
捕捉する光電子増倍管によって測定された後方および側
方散乱光に基づいて粒子を計数するのではなしに、透明
なフローセルの中の流体体積の２次元画像を捕捉する画
像捕捉装置を使用することにある。

【００４０】本発明の効果は、識別および抗菌感受性試
験のために培養および二次培養の必要がある血液検体の
数を減らすことができ（約８０％）、それによって研究
室内での作業量および費用を減らすことができることで
ある。本発明に基づくシステムの他の効果は、同じ画像
化／分析プラットホーム上で、マイクロ成形された試料
フローセルを、さまざまなタイプの試料の最適化された
特性付けのためにカスタマイズできることにある。

【００４１】好ましい一実施形態では、菌血症の疑いの
ある患者の血液試料１０−１５ｍｌを分析する。血液全
量を、グラム陰性の全ての細胞壁に含まれる脂肪酸であ
るケト−デオキシオクタロソン酸（keto-deoxyoctaloso
nic acid）または「ＫＤＯ」の抗体に結合させた蛍光染
料に暴露する。全てのアリコートをカメラによって画像
化できるように、検体全体を少しずつフローセルの中に
ポンピングする。使用した蛍光染料に対して適当な励起
波長の光源によってこの検体流を照明する。試料中のそ
れぞれの血液体積から捕捉した画像を分析して、選択し
た染料の放射シグネチャを有する画素があるかどうかを
判定する。

【００４２】ある代表的な実施形態および詳細を参照し
て本発明を詳細に説明してきたが、本明細書に記載した
本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく変更およ
び修正を実施できることは、当業者には明白であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄い透明な３次元フローセルの壁によって形成
された２次元画像化フレーム内の粒子を分析する自動顕
微分析システムを示す断面構成図である。

【図２】本発明に用いられるフローセルの構成図であ
る。

【符号の説明】

１０ 画像化ユニット １１ 本体ハウジング １２ 中継管 １３ 照明源 １４ 照明源ハウジング １５ 照明源 １６ フローセル １７ モータ駆動式ステージ １８ フィルタパック １９ 画像捕捉装置 ２０ コンピュータ ２１ キーボード ２２ モニタ ２３ 駆動機構 ３１ 平面ユニット ３２ 第１の流体チャネル ３３ 導入ポート ３４ 画像化チャンバ ３５ 第２の流体チャネル ３６ 吸収芯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｐ 33/483 33/483 Ｃ 33/50 33/50 Ｐ // Ｇ０１Ｎ 21/64 21/64 Ｅ (71)出願人 595117091 １ ＢＥＣＴＯＮ ＤＲＩＶＥ， ＦＲＡ ＮＫＬＩＮ ＬＡＫＥＳ， ＮＥＷ ＪＥ ＲＳＥＹ 07417−1880， ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ (72)発明者 ニコラス アール．バッハウア ジュニア アメリカ合衆国 21111 メリーランド州 モンクトン モンクトン ロード 750 Ｆターム(参考） 2G043 AA03 BA16 CA03 DA02 DA05 DA06 EA01 EA13 EA14 EA15 FA01 FA02 FA06 GA08 GB19 JA02 KA09 LA03 NA05 2G045 BB24 CA25 CB01 CB03 DA13 FA01 2G057 AA02 AA04 AB07 AC01 BA05 BB01 BB06 2G059 AA05 BB12 BB13 CC16 DD13 EE07 EE11 FF03 GG01 GG03 GG10 JJ02 KK04 MM09 MM10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分析対象である粒子を含んだ検体をその
   中で流動させるフローセルと、 該フローセル中の前記検体の画像捕捉領域を照明するた
   めの照明源と、 画像化のための光学系と、 前記検体中の関心のある１つまたは複数の粒子の静止画
   像を捕捉するための画像捕捉手段と、 該画像捕捉手段から得られた一組の画像データに基づい
   て所望のデータ処理を実行するための画像処理手段とを
   備え、 前記フローセルの中を流れている粒子の画像を前記画像
   捕捉手段によって捕捉し分析することを特徴とするフロ
   ーセルイメージングによる粒子の画像化装置。
2. 【請求項２】 前記照明源が明視野光源であり、前記画
   像捕捉手段がデジタルカメラを備え、前記フローセルが
   透明であることを特徴とする請求項１に記載のフローセ
   ルイメージングによる粒子の画像化装置。
3. 【請求項３】 前記フローセルが、入口ポートと、画像
   化チャンバと、吸収芯と、前記入口ポートを前記画像化
   チャンバに接続する第１のチャネルと、前記画像化チャ
   ンバを吸収芯に接続する第２のチャネルとを備えること
   を特徴とする請求項１に記載のフローセルイメージング
   による粒子の画像化装置。
4. 【請求項４】 前記検体が、血液および尿からなるグル
   ープから選択されることを特徴とする請求項１に記載の
   フローセルイメージングによる粒子の画像化装置。
5. 【請求項５】 前記検体が、ポリマー、ガラスまたは結
   晶性ビーズであることを特徴とする請求項１に記載のフ
   ローセルイメージングによる粒子の画像化装置。
6. 【請求項６】 関心のある粒子を含んだ検体をフローセ
   ルの入口ポートに導入する第１のステップと、 前記フローセルの入口ポートから画像化チャンバへ検体
   を移動させる第２のステップと、 画像化チャンバの少なくとも１つの視野に問い合わせる
   第３のステップと、 少なくとも１つの視野の静止画像を生成する第４のステ
   ップと、 少なくとも１つの視野の応答ファイルを生成する第５の
   ステップとを有することを特徴とするフローセルイメー
   ジングによる粒子の画像化方法。
7. 【請求項７】 連続するそれぞれの視野に対して前記第
   ３のステップから前記第５のステップを繰り返すことを
   特徴とする請求項６に記載のフローセルイメージングに
   よる粒子の画像化方法。
8. 【請求項８】 明視野光源を使用して少なくとも１つの
   視野を照明することを特徴とする請求項６に記載のフロ
   ーセルイメージングによる粒子の画像化方法。
9. 【請求項９】 前記第１のステップの前に粒子を染色す
   るステップを有することを特徴とする請求項６に記載の
   フローセルイメージングによる粒子の画像化方法。
10. 【請求項１０】 前記粒子が細胞であり、前記応答ファ
    イルに基づいて粒子を計数し、前記応答ファイルに基づ
    いて粒子のＤＮＡ含量を決定し、前記応答ファイルに基
    づいて粒子をタイプに従って分類することを特徴とする
    請求項６に記載のフローセルイメージングによる粒子の
    画像化方法。